机电传动控制实验指导书最新.docx

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机电传动控制实验指导书最新.docx

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机电传动控制实验指导书最新

机电传动控制

实验指导书

主编：

靳继勇李雪丽

中原工学院

机电学院机械实验中心

2013年4月25日

前言

现代生产机械一般由原动机、传动机构、工作机构和控制系统等几部分组成，当原动机为电动机时，即由电动机通过传动机构带动工作机构进行工作时，这种传动方式称为“机电传动”。

一般来说，机电传动系统包括电动机、电气控制电路以及电动机和运动部件相互联系的传动机构，可以把电动机和传动机构合并一起称为“机电传动”部分；把满足加工工艺要求使电动机启动、停止、反向、调速、快速定位等的电气控制和电气操作部分视为“机电传动控制”部分。

随着现代化进程的加快，人们对机电传动控制也提出了越来越高的要求，以满足社会生产发展的需要。

《机电传动控制》课程融合了电力拖动、自动控制原理、计算机技术、继电器-接触器控制、PLC控制技术等相关技术，其目的就是实现生产机械的启动、停止以及调速等方面的控制，完成各种生产工艺过程的的控制要求。

所以《机电传动控制》课程是机械设计制造及其自动化专业的必修课程之一。

学习《机电传动控制》课程的目的在于应用到生产实际中去。

本书是针对我院机械设计制造及其自动化专业，配合《机电传动控制》这门必修专业基础课所编写的一本机电传动控制实验指导书。

《机电传动控制》课程实验是与《机电传动控制》这门课相配套的电机系统综合实验。

编制机电传动控制实验指导书的目的就是通过实验环节，使学生进一步认识和掌握机电传动控制的相关内容，使学生在理论教学的基础上能够将理论知识运用到工程实际中去，掌握电气控制线路的基本环节。

该系列实验能开拓学生思维，提高学生的动手实践能力，提高感性认识和解决问题的能力，使学生能更好地掌握理论知识，为培养机电传动控制方面的高素质综合性人才打下良好基础，同时对机械设计制造及其自动化专业和机械电子工程专业的学生学习其它相关专业课也具有重要的指导意义。

由于编写时间仓促和编者水平有限，编写过程中难免出现错误，敬请读者批评指正。

第一章概述

《机电传动控制》是机械设计制造及自动化专业的一门必修课，机电传动控制实验指导书是结合《机电传动控制》这门专业必修课，针对机电学院机械设计制造及其自动化专业和机械电子工程专业而编写的一本实验指导书。

机电传动控制实验课程是本学科理论联系实际的一个重要环节，属专业课实验。

机电传动控制实验课的目的是通过机电传动控制的实验教学环节，使学生初步具备运用理论知识分析和解决实际问题，培养学生自己动手分析问题的能力和基本实验技能，为专业能力的培养和从事生产技术工作打好基础。

本实验指导书根据课时要求与课程的重点内容，实验教学的主要内容包括：

继电接触电气控制系统的设计、变频器调速，一共编写了三个实验项目：

继电接触电气控制系统的设计（包括继电器-接触器综合控制电机实验和继电器-接触器顺序控制电机实验）、变频器的应用实验、变频器的多段速度控制实验。

实验项目的设置及学时分配如下表：

实验项目设置及学时分配表

序号

实验项目名称

学时

每组人数

实验属性

继电接触电气控制系统实验

（1）按钮和接触器双重互锁控制三相异步电动机的正、反转

（2）时间继电器控制三相异步电动机Y—△降压启动

（3）继电器-接触器顺序控制电机实验

4人

综合性实验

变频器的应用实验

5人

综合性实验

变频器的多段速度控制实验

5人

设计性实验

第二章实验要求及注意事项

1．准时到达实验室，与实验无关的物品不得带入室内，入室后按指定分组进行实验，保持室内整洁、禁止随地吐痰，不准喧哗和打闹。

2．在整个实验过程中要注意人身及设备安全，严格遵守实验操作规程，认真操作，与本实验无关的仪器设备不得任意动用。

3．实验前必须先结合教材认真预习实验指导书，熟悉实验目的、实验要求和实验内容。

4．实验前应检查实验仪器设备及器材是否处于安全状态，熟悉仪器设备的使用方法和注意事项。

5.接线前（包括改接线路）、实验后都必须断开实验线路的电源，特别改接线路和拆线时必须遵守“先断电，后拆线”的原则。

6.实验过程中，各小组接线图接好线后，必须仔细检查线路，经指导批准后方可上电。

上电前应检查导线是否缠绕在电机轴上，人和物品不要紧挨电机，避免上电后，电机轴转速很高而造成人身和设备危险事故的发生。

7.实验过程中，如果发现不正常现象或不安全因素等，应立即“断开”；

8.实验完毕后，应按正确的顺序依次切断各电源，并将仪器设备及附件、实验用具、凳子等摆放整齐，搞好卫生，经指导教师检查同意后方可离开实验室。

9.实验后，应根据实验过程，独立写出实验报告，实验报告要简明扼要、字迹清析、图表整洁，结论明确。

10．不遵守本规定，经指出不听者，指导教师有权停止其实验。

故意损坏仪器设备及器材者按学院有关规定处理。

参加实验的学生应认真按期完成实验报告，实验报告要求如下：

1．实验指导书应使用专用的实验报告纸加封面装订。

2．封面上应包括：

实验名称、学院及专业、班级、姓名、实验日期及完成报告日期。

3．正文应包括：

实验名称、实验目的、使用仪器设备等。

4．简述实验步骤，写出实验过程中出现的问题及解决方法。

第三章实验项目

实验一继电接触电气控制系统实验

1．按钮和接触器双重互锁控制三相异步电动机的正、反转

一、实验目的

1．熟悉热继电器、接触器、按扭等常用低压电器工作原理和接线方法，掌握其在控制电路中的作用。

2．掌握按钮互锁与接触器互锁的控制原理；能够设计双重互锁的三相异步电动机正反转控制电路，并掌握其接线方法。

3．培养对常见故障分析、判断和排除故障及调试的技能。

二、实验属性

本次实验属于综合性实验。

三、实验仪器设备及器材

1．由按钮、常用继电器、交流接触器、显示灯等组成的继电器-接触器综合实验台。

2．本次实验用到继电器-接触器综合实验台上的元器件和其他设备器材如下：

（1）自动空气断路器1个

（2）熔断器5个

（3）交流接触器2个

（4）热继电器1个

（5）复合按钮3个

其他设备器材：

（6）三相交流异步电动机1台

（7）电源开关1个

（8）电工工具1套

（9）多种规格、颜色的导线若干

四、实验要求

1．实验前，认真阅读实验指导书并复习课本三相异步电动机正反转控制电路的相关内容。

2．熟悉所用仪器设备的原理及接线方法。

3．设计电动机正反转控制电路，要求带有接触器互锁和按钮互锁的双重互锁电路，能实现正反转直接切换，并带有过载保护。

4．实验过程中通过接线组成实际电路后，经指导老师检查通过后方可通电试运行，通电时要注意安全，以防触电伤人。

5．按实验报告规定的格式完成实验报告。

五、实验原理

带有按钮和接触器双重互锁控制电机正反转的参考电路图如图3-1所示。

图3-1按钮和接触器双重互锁控制电机正反转原理图

六、实验步骤

1．检查继电器-接触器实验台上的元件是否完好，了解其使用方法。

2．依据设计的电机正反转控制电路，在继电器-接触器实验台上找出相应的电器及接线端。

3．依据设计实验电路，数清需用导线的数目，准备导线。

这样，线路接完，导线用尽，可防止错接、漏接、多接。

4．依设计的实验电路，接好主电路（电动机暂不接入）和控制电路，电路接好后仔细检查，经老师检查无误后方可通电，严禁在通电状态下修改电路接线、拆线。

5．合上自动空气开关QF，接通380V交流电源，分别按正转、反转和停止按钮观察各电气元件的动作和指示灯显示情况。

6．实验完成后，必须牢记：

先断电，后拆线，并整理好导线及实验工具。

2．时间继电器控制三相异步电动机Y—△降压启动

一、实验目的

1．了解热继电器、时间继电器、接触器、按扭等常用低压电器的工作原理和使用方法，掌握其在控制电路中的作用。

2．掌握Y-△起动控制线路的工作原理，能够设计三相异步电动机Y-△起动控制电路，并掌握其接线方法。

3．培养对常见故障分析、判断和排除故障及调试的技能。

二、实验属性

本次实验属于综合性实验。

三、实验仪器设备及器材

1．由按钮、常用继电器、交流接触器、显示灯等组成的继电器-接触器综合实验台。

2．本次实验用到继电器-接触器综合实验台上的元器件和其他设备器材如下：

继电器-接触器综合实验台上的元器件：

（1）自动空气断路器1个

（2）熔断器5个

（3）交流接触器2个

（4）热继电器1个

（5）复合按钮3个

（6）时间继电器1个

其他设备器材：

（7）三相交流异步电动机（△接法）1台

（8）电源开关1个

（9）电工工具1套

（10）两种规格、颜色的导线若干

四、实验要求

1．实验前，认真阅读实验指导书并复习课本三相异步电动机Y—△降压启动控制电路的工作原理等有关章节内容。

2．实验前，要求练习设计电动机星—三角降压启动控制电路，并带有过载保护。

熟悉电路中各元器件的接线方法。

3．实验过程中通过接线组成实际电路后，经指导老师检查通过后方可通电试运行，通电时要注意安全，以防触电伤人。

4．实验完成后，按实验报告规定的格式完成实验报告。

五、实验原理

电动机Y-△降压启动的控制电路参考图如图3-2所示。

图3-2时间继电器控制三相异步电动机Y—△降压启动原理图

六、实验步骤

1．检查继电器-接触器实验台上的元件是否完好，了解其使用方法，特别要看清时间继电器的类型。

2．依据设计三相异步电动机Y—△降压启动控制电路，在继电器-接触器实验台上找出相应的电器及接线端。

3．依据设计的实验控制电路，数清需用导线的数目，准备导线。

这样，线路接完，导线用尽，可防止错接、漏接、多接。

4．依据设计的实验电路，接好主电路（电动机暂不接入）和控制电路，电路接好后仔细检查，经老师检查无误后方可通电，严禁在通电状态下修改电路接线、拆线。

5．

（1）合上自动空气开关QF，接通380V交流电源。

（2）按下启动，观察并记录观察各电气元件的动作。

（3）符合要求后接入电机，调节KT的延时，观察其动作时间和电动机启动情况。

6．实验完成后，必须牢记：

先断电，后拆线，并整理好导线及实验工具。

3．继电器-接触器顺序控制电机实验

一、实验目的

1．了解热继电器、时间继电器、接触器、按扭和行程开关等常用低压电器的工作原理和使用方法，掌握其在控制电路中的作用。

2．掌握顺序控制电路，能够设计加热炉自动上料控制电路图，并掌握其接线方法。

3．培养对常见故障分析、判断和排除故障及调试的技能。

二、实验属性

本次实验属于综合性实验。

三、实验仪器设备及器材

1．由按钮、常用继电器、交流接触器、指示灯等组成的继电器-接触器综合实验台。

2．本次实验用到继电器-接触器综合实验台上的元器件和其他设备器材如下：

继电器-接触器综合实验台上的元器件：

（1）自动空气断路器1个

（2）熔断器5个

（3）交流接触器2个

（4）热继电器2个

（5）复合按钮4个

其他设备器材：

（6）三相交流异步电动机2台

（7）电源开关1个

（8）电工工具1套

（9）两种规格、颜色的导线若干

四、实验要求

1．实验前，认真阅读实验指导书并复习课本电动机顺序控制电路等相关内容。

2．实验前，要求练习设计加热炉自动上料控制电路，能够实现顺序控制，用按钮代替行程开关，指示灯的亮灭代表相应的动作，熟悉各元器件接线方法。

3．实验过程中通过接线组成实际电路后，经指导老师检查通过后方可通电试运行，通电时要注意安全，以防触电伤人。

4．实验完成后，按实验报告规定的格式完成实验报告。

五、实验原理

图3-3为加热炉推料机自动上料控制线路。

炉门关闭时4ST受压；按启动按钮1SB，使炉门开启的接触器1KMF接通，炉门打开；当炉门全打开后，挡块压下了行程开关1ST,1ST常闭触头将1KMF切断，炉门停；同时，推料机前进接触器2KMF接通，推料机前进，将料推入炉内；推料到位，2ST动作，切断2KMF，推料机前进停止；同时，2ST接通2KMR，推料机退回，推料机退到原位，3ST动作，2KMR失电，推料机停止；同时，使炉门关闭的接触器1KMR接通，关炉门，当炉门关闭后压下4ST，使1kMR失电，这一循环结束。

4ST常开触头闭合为下次循环作好准备，下次工作时再按启动按钮。

（a）工作程序示意图（b）控制线路

图3-3加热炉自动上料控制

六、实验步骤

1．检查继电器-接触器综合实验台的电气元件质量情况，了解其使用方法。

2．依据设计加热炉自动上料控制控制电路，在继电器-接触器实验台上找出相应的电器及接线端。

3．依据设计的实验控制电路，数清需用导线的数目，准备导线。

这样，线路接完，导线用尽，可防止错接、漏接、多接。

5．

（1）合上自动空气开关QF，接通380V交流电源。

（2）按下启动，观察并记录观察各电气元件的动作。

6．实验完成后，必须牢记：

先断电，后拆线，并整理好导线及实验工具。

实验二变频器的应用实验

一、实验目的

1．熟悉变频器基本操作，以及变频器综合实验台和三相交流电机的实际接线方法。

2．掌握变频器内部参数的修改设定，能够用多种方法实现变频器调速控制。

3．掌握变频器调速基本控制电路的连接。

二、实验属性

本次实验属于综合性实验。

三、实验仪器设备及器材

本实验用到的仪器设备为自主研发的变频器实验装置，该实验装置包含以下元件：

1．FSCG05.1-0K75-3P380-A-EP型变频器1台

2．型号为YS8012的鼠笼式异步电动机1台

3．0-15V电压表一个

4．0-30mA电流表一个

5．自动空气断路器一个

6．电工工具1套

7．连接导线若干

四、实验要求

1．熟悉三相异步电动机变频调速原理、特点及实现过程。

2．实验前预习实验指导书第四章《实验项目涉及的主要仪器设备简介》附录A变频器的基本操作与运行，相关参数的设定参照第四章《实验项目涉及的主要仪器设备简介》附录B变频器功能参数一览表，预习本次实验的相关内容。

3．本次实验电源为380V的三相交流电源，当通电或变频器正在运行时,请不要打开前盖板,不要用湿手操作开关，否则会发生触电。

4．若实验过程中设备出现故障，请报告老师，检查前先断开电源，10分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失后方可进行。

5．不要频繁启/停变频器，频率设置不要超过60Hz，实验期间严禁触摸旋转电机和带强电端子。

6．分别设置不同的参数，实现四种控制情况

（1）面板键盘控制起、停，面板电位器设定频率，

（2）面板键盘控制起、停，面板▲、▼键数字设定频率，（3）面板键盘控制启、停，外部电压设定频率，（4）外部端子控制启、停，外部电压设置频率。

五、实验原理

1．面板键盘控制起、停，面板电位器设定频率实验

1）参数设置

根据变频器拖动电动机的额定铭牌数据，对参数b-6、b-7进行负载电机额定频率、额定电压参数设置，各常用参数参阅附录B功能参数一览表中表B-1基本运行参数（b参数）。

必须设置的参数如下：

[b-0]=1:

参数b-0设置为1,运行参数选择中级运行参数。

[b-1]=0：

参数b-1设置为0，频率通道选择面板电位器设定频率。

[b-3]=0：

参数b-3设置为0，运行命令通道选择面板键盘控制起、停。

2）基本接线图

面板键盘控制起、停，面板电位器设置频率基本线路图如图3-4所示。

图3-4面板键盘控制起、停，面板电位器设定频率基本线路图

3）操作说明

按变频器操作面板上FWD键启动变频器，顺时针旋转面板电位器旋钮，设定频率将逐步增大；逆时针旋转面板电位器旋钮，设定频率将逐步减小。

按STOP/RESET键，变频器将停机。

2．面板键盘控制起、停，面板▲、▼键数字设定频率实验

1）参数设置

必须设置的参数如下：

[b-0]=1:

参数b-0设置为1,运行参数选择中级运行参数。

[b-1]=1：

参数b-1设置为1，频率通道选择面板数字▲、▼键设置频率。

[b-3]=0：

参数b-3设置为0，运行命令通道选择面板键盘控制起、停。

2）基本接线图

面板键盘控制起、停，面板▲、▼键数字设定频率基本线路图如图3-5所示。

图3-5面板键盘控制起、停，面板面板▲、▼键数字设定频率基本线路图

3）操作说明

按FWD键启动变频器，按▲键，设定频率将逐步增大，电机加速；按▼键，设定频率将逐步减小，电机减速，当频率减小到零时电机停转。

按STOP/RESET键，变频器停机。

在用▲、▼键设定数字频率时，每次增加或减少的量为0.01，可用SHIFT移位键选择修改位数，被修改位闪烁显示。

3．面板键盘控制启、停，外部电压设定频率实验

1）参数设置

必须设置的参数如下：

[b-0]=1:

参数b-0设置为1,运行参数选择中级运行参数。

[b-1]=2：

参数b-1设置为2，频率通道选择外部电压信号1（VI1）设定频率，VI1可接受0-10V电压信号的频率设定。

[b-3]=0：

参数b-3设置为0，运行命令通道选择面板键盘控制启、停。

2）基本接线图

面板键盘控制启、停、外部电压设定频率基本接线图如图3-6所示。

图3-6面板键盘控制启停、外部电压设定频率基本接线图

3）操作说明

按FWD键启动变频器，频率由0-10v外部电压信号1（VI1确定），通过滑动变阻器阻值的变化实现电压信号0-10v的变化，进而影响频率的变化，经变频器输出后实现对电机的调速控制。

按STOP/RESET键，变频器停机。

4．外部端子控制启、停，外部电压设置频率实验

1）参数设置

必须设置的参数如下：

[b-0]=1:

参数b-0设置为1,运行参数选择中级运行参数。

[b-1]=2：

参数b-1设置为2，频率通道选择外部电压信号1（VI1）设定频率，VI1可接受0-10V电压信号的频率设定。

[b-3]=1：

参数b-3设置为1，运行命令通道选择外部端子控制启、停。

[L-46]=0：

参数L-46设置为0，外部运行指令方式选择两线控制模式1。

2）基本接线图

外部端子控制启、停，外部电压设定频率基本接线图如图3-7所示。

图3-7外部端子控制启、停，外部电压设定频率基本接线图

3）操作说明

FWD-CM闭合，电机正转（正转指令）。

REV-CM闭合，电机反转（反转指令）。

FWD-CM、REV-CM同时闭合或者断开，变频器停机，而面板键盘STOP/RESET键则无效。

频率由0-10v外部电压信号1（VI1）确定，通过滑动变阻器阻值的变化实现电压信号的变化，进而影响频率的变化，经变频器输出后实现对电机的调速控制。

六、实验步骤

1．检查变频器实验装置及元件情况，熟悉其布线情况。

2．完成面板键盘控制起、停，面板电位器设定频率基本线路图的接线，严禁在通电状态下改动电路接线、拆线。

3．经老师检查无误后，合上自动空气开关QF，接通380V交流电源，变频器显示P.OFF，稍后显示0。

4．设置参数。

通过操作面板设置变频器为中级参数运行模式即[b-0]=2；频率输入通道参数为[b-1]=0，即面板控制频率；运行命令输入通道参数为[b-3]=0，变频器的运行、停止命令由操作面板上的FWD、REV/JOG、STOP/RESET按键来完成；根据电机铭牌设定b-6、b-7参数。

5．按FWD变频器启动显示0.0。

6．顺时针旋转面板电位器旋钮，设定频率将逐步增大；逆时针旋转面板电位器旋钮，设定频率将逐步减小，观察电机转速。

7．按STOP/RESET键，变频器将停机，并切断电源。

8．根据以上步骤和实验原理中面板键盘控制起、停，面板▲、▼键数字设定频率实验；面板键盘控制启停、外部电压设定频率实验；外部端子控制启、停，外部电压设定频率实验，分别设定相应参数，完成频率设定，观察电机运转情况，并体会。

9．实验完成后，必须牢记：

先断电，后拆线，并整理好导线及实验工具。

实验三变频器的多段速度控制实验

一、实验目的

1．熟悉变频器的基本操作，以及变频器综合实验台和三相交流电机的实际接线

2．掌握使用操作面板修改设定变频器的参数。

3．熟悉变频器的多段速控制原理，并能够设计多段速控制电路。

二、实验属性

本次实验属于设计性实验。

三、实验仪器设备及器材

本实验用到的仪器设备为自主研发的变频器实验装置，该实验装置包含以下元件：

1．FSCG05.1-0K75-3P380-A-EP型变频器1台

2．型号为YS8012的鼠笼式异步电动机1台

3．0-15V电压表一个

4．0-30mA电流表一个

5．自动空气断路器一个

6．电工工具1套

7．连接导线若干

四、实验要求

1．熟悉三相异步电动机变频调速原理、特点及实现过程。

3．本次实验电源为380V的三相交流电源，当通电或变频器正在运行时,请不要打开前盖板,不要用湿手操作开关，否则会发生触电。

4．若实验过程中设备出现故障，请报告老师，检查前先断开电源，10分钟以后，用万用表等检测剩余电压消失后方可进行。

5．不要频繁启/停变频器，频率设置不要超过60Hz，实验期间严禁触摸旋转电机和带强电端子。

6．要求通过参数设定实现外部端子控制，多段速度运行。

五、实验原理

外部端子控制，多段速运行时，变频器多段速控制端子由参数L-47～L-53选定。

出厂值设定为：

X1、X2、X3、X4用作多段速控制端子。

表3-1为多段速控制端子组合后所对应的多段速频率。

其中，多段速控制端子所对应的1表示高电平，所对应的0表示低电平。

对应多段速频率由参数H-14至H-28设置，如表3-2。

图3-8为外部端子控制，多段速运行示意图。

表3-1为多段速控制端子组合后所对应的多段速频率

控制端子1

控制端子2

控制端子3

控制端子4

对应多段速

表3-2多段速控制端子组合后所对应的多段速频率

功能码

名称

说明

设定范围

缺省值

H-14

多段速频率

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